張效賓

（青島冠通市政建設(shè)有限公司）

1 引言

市政工程道路設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容比較多，不但影響交通運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，而且對(duì)交通組織管理、智慧城市建設(shè)影響重大。面對(duì)工程設(shè)計(jì)重難點(diǎn)問(wèn)題，可以采用智能化技術(shù)手段，降低設(shè)計(jì)難度，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，為后續(xù)施工、運(yùn)營(yíng)管理提供便利條件。同時(shí)，采用智能化設(shè)計(jì)思路，有利于提高道路交通的智慧管理和服務(wù)水平，加快智慧城市建設(shè)步伐。

2 市政工程道路主體智能化設(shè)計(jì)思路

2.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

市政道路主體工程以道路實(shí)體為主，需要進(jìn)行功能設(shè)計(jì)、路線設(shè)計(jì)、斷面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面工作，根據(jù)道路位置、交通流量等綜合因素，明確工程功能定位，確定市政道路等級(jí)，滿(mǎn)足服務(wù)功能和設(shè)計(jì)年限要求。

合理規(guī)劃設(shè)計(jì)路線，科學(xué)制定道路起點(diǎn)和終點(diǎn)，能夠與現(xiàn)狀道路有效銜接，發(fā)揮相應(yīng)的區(qū)域聯(lián)通、集散分流作用，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)生活提供便利。

合理設(shè)計(jì)道路斷面，依據(jù)現(xiàn)狀地形地勢(shì)標(biāo)高、特殊控制性節(jié)點(diǎn)、橋梁標(biāo)高要求以及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)縱斷面。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定行車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、人行道、綠化帶等橫斷面組成部分，細(xì)化各部分寬度，提高交通通行效率，保證行車(chē)的安全性、穩(wěn)定性。

注重關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)保效益，打造具有多種功能效果的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。

在道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，根據(jù)道路等級(jí)，確定結(jié)構(gòu)層次以及各層次厚度，分析地形地貌、地質(zhì)條件、地下水分布等綜合因素，采用合適的地基處置辦法，優(yōu)化路基設(shè)計(jì)形式，發(fā)揮路面結(jié)構(gòu)應(yīng)有功能，能夠在不同地質(zhì)條件下保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，減少道路病害的發(fā)生。

以上這些都是市政道路主體工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用常規(guī)設(shè)計(jì)手段已經(jīng)難以保證復(fù)雜情況下的市政道路設(shè)計(jì)要求，需要利用信息化技術(shù)開(kāi)展智能化設(shè)計(jì)[1]。

2.2 智能設(shè)計(jì)思路

2.2.1 工程建模

在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，BIM技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在正向設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)上都獲得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果，Civil3D軟件具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)分析、協(xié)作、編制功能，比較適用于市政道路工程設(shè)計(jì)，可以作為工程建模的主要工具，結(jié)合其他軟件應(yīng)用，實(shí)施智能化設(shè)計(jì)工作。在路線設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用Civil3D 軟件，通過(guò)從對(duì)象創(chuàng)建路線和使用路線布局工具創(chuàng)建路線兩種方式，獲得道路中心線。

在市政道路設(shè)計(jì)中，如果出現(xiàn)道路平面交叉的情況，需要在交叉口附近進(jìn)行展寬渠化設(shè)計(jì)，讓各個(gè)方向的車(chē)輛能夠各行其道，從而提高交叉口通行效率。根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建的道路中心線設(shè)計(jì)偏移路線，完成平曲線內(nèi)側(cè)加寬、交叉口展寬設(shè)計(jì)、設(shè)置公交站臺(tái)等道路邊線設(shè)計(jì)工作。車(chē)輛在曲線段行駛時(shí)，為了抵消車(chē)輛轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力，一般需要將曲線外側(cè)道路進(jìn)行超高設(shè)計(jì)，可以將相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入軟件中，自動(dòng)執(zhí)行路線設(shè)計(jì)規(guī)范。根據(jù)道路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、平曲線半徑等，選取合適的超高旋轉(zhuǎn)方式。

縱斷面設(shè)計(jì)主要針對(duì)道路豎向高程進(jìn)行設(shè)置，可利用Civil3D 軟件中的曲面縱斷面、快速縱斷面、設(shè)計(jì)縱斷面、疊合縱斷面進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，導(dǎo)出豎曲線設(shè)計(jì)文件。在橫斷面設(shè)計(jì)上，可以將道路工程模型劃分為一般段、加寬段、交叉口段，一般段和加寬段可以通過(guò)自定義加寬文件設(shè)置道路偏置線，將道路橫斷面裝配部件關(guān)聯(lián)到偏置線上，實(shí)現(xiàn)模型統(tǒng)一。

最后，沿著路線前進(jìn)方向，關(guān)聯(lián)縱斷面設(shè)計(jì)標(biāo)高，按指定步長(zhǎng)生成有限個(gè)橫斷面，并將橫斷面裝配組合起來(lái)，構(gòu)成三維道路實(shí)體模型。另外，管線工程、場(chǎng)地工程、綠化工程及其他工程也可以通過(guò)Civil3D軟件完成建模工作，形成完整的市政道路工程模型。

2.2.2 設(shè)計(jì)分析

建模后，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，需要開(kāi)展各種分析檢查活動(dòng)，包括場(chǎng)地分析、設(shè)計(jì)規(guī)范檢查、視線分析、虛擬駕駛、行車(chē)軌跡模擬分析、碰撞檢測(cè)等。

場(chǎng)地分析主要針對(duì)地形曲面的等高線、高程、坡度、方向、視線等方面進(jìn)行分析，驗(yàn)證道路工程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件的適應(yīng)性，有利于減少土方挖填量，規(guī)避不利地質(zhì)條件，優(yōu)化道路方位，解決排水問(wèn)題，做好邊坡防護(hù)。市政道路工程設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，利用Civil3D 樣板文件dwt 中自定義檢查集，可以檢查設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，自定義檢查集，選擇檢查對(duì)象，執(zhí)行檢查命令，如果存在不滿(mǎn)足檢查要求的情況，會(huì)給出警告提示，快速完成規(guī)范檢查、設(shè)計(jì)整改工作。軟件中自帶的點(diǎn)到點(diǎn)可見(jiàn)性檢查、視線影響區(qū)可見(jiàn)性檢查、視距可見(jiàn)性檢查工具，用于實(shí)現(xiàn)視線分析工作，點(diǎn)到點(diǎn)可見(jiàn)性檢查能夠檢查視點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的視線是否存在遮擋，可在交叉路口視距三角形分析中應(yīng)用，視線影響區(qū)可見(jiàn)性檢查能夠檢測(cè)一定范圍內(nèi)的視距，查看是否存在有效目標(biāo)看不清的情況。

利用虛擬駕駛功能，可以從第一視角模擬實(shí)際駕駛情況，檢查道路工程模型設(shè)計(jì)是否存在不合理之處，通過(guò)設(shè)置模擬路線、行駛速度、視線高度等參數(shù)，分析不同路段的設(shè)計(jì)效果。

在Civil3D 軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他軟件，可以進(jìn)行行車(chē)軌跡模擬，分析在不同設(shè)計(jì)速度下的行車(chē)軌跡變化，對(duì)主要影響因素進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

碰撞檢測(cè)是智能化設(shè)計(jì)的重要方面，能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突，減少施工和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，主要針對(duì)車(chē)輛與道路、道路與其他專(zhuān)業(yè)以及其他專(zhuān)業(yè)之間的碰撞沖突檢查。若行駛車(chē)輛與道路平面設(shè)施二維沖突，可分析轉(zhuǎn)彎半徑是否滿(mǎn)足行車(chē)要求，如果行駛車(chē)輛與立體設(shè)施存在碰撞，可用于分析檢查道路凈空限界，其他管線碰撞檢查、結(jié)構(gòu)碰撞檢查也同樣重要[2]。

2.2.3 可視化呈現(xiàn)

市政工程道路設(shè)計(jì)的成果表達(dá)涉及圖紙會(huì)審、技術(shù)交底、施工方案編制等后續(xù)工作，所以，有必要提高設(shè)計(jì)成果的可視化表達(dá)水平，能夠降低理解難度，提高信息傳遞和溝通交流效率。

基于BIM 技術(shù)建立可視化瀏覽模型，制作三維全景圖鏈接和基于云端數(shù)據(jù)鏈接的軟件平臺(tái)，可以在手機(jī)移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看設(shè)計(jì)模型，隨時(shí)隨地進(jìn)行設(shè)計(jì)溝通對(duì)接，將BIM模型導(dǎo)入全景圖發(fā)布平臺(tái)，創(chuàng)建網(wǎng)頁(yè)鏈接，點(diǎn)擊網(wǎng)頁(yè)鏈接，就可以查看三維全景圖，利用BIM360 系列軟件，進(jìn)行云端模型查看管理，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)與施工數(shù)據(jù)的即時(shí)高效同步，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行。

對(duì)重要工程節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)制作漫游視頻、效果圖等方式可視化呈現(xiàn)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)突出重點(diǎn)地進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況說(shuō)明。另外，BIM 技術(shù)具有優(yōu)異的可出圖性特點(diǎn)，可以根據(jù)工程特點(diǎn)和管理模式靈活進(jìn)行本地化出圖，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的多元化交付，滿(mǎn)足不同方面需求。工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性對(duì)施工進(jìn)度、成本的控制至關(guān)重要，Civil3D 軟件具有強(qiáng)大的曲面體積、材質(zhì)體積、點(diǎn)樣式功能，可以按照相關(guān)計(jì)算規(guī)則，在道路主體工程設(shè)計(jì)中全面、快速、準(zhǔn)確地完成工程量計(jì)算工作，生成工程量報(bào)表，減少人工計(jì)算錯(cuò)誤。

3 市政工程道路設(shè)施智能化設(shè)計(jì)思路

3.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

市政工程道路設(shè)計(jì)內(nèi)容不僅包括道路主體，還涵蓋了一些附屬設(shè)施、交通管理設(shè)施，比如停車(chē)場(chǎng)、公交站點(diǎn)、路燈桿、人行天橋、交通標(biāo)志、信號(hào)燈、監(jiān)控系統(tǒng)等，這些設(shè)施建立在主體工程基礎(chǔ)上，是實(shí)現(xiàn)市政道路智慧交通的主要支撐，有利于提高市政道路的智能化水平，提供更為便捷高效的交通服務(wù)[3]。

3.2 智能設(shè)計(jì)思路

3.2.1 智能電子警察

電子警察主要依靠視頻監(jiān)控對(duì)交通違法行為進(jìn)行處罰，通過(guò)在合適位置設(shè)置攝像頭，能夠全面采集交通違法行為，起到一定的震懾作用，有利于降低事故發(fā)生率，保證道路通暢。加快市政道路視頻監(jiān)控全覆蓋，建立視頻大數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)應(yīng)用，打造全區(qū)域人車(chē)無(wú)縫布控網(wǎng)絡(luò)。積極采用深度學(xué)習(xí)等智能化技術(shù)，打造一機(jī)多能的智能電警，對(duì)闖紅燈、逆行、違法變道、路口滯留、不禮讓行人、越線停車(chē)等違法現(xiàn)象準(zhǔn)確辨別，采用高清復(fù)合檢測(cè)器技術(shù)，整合交通違法行為檢測(cè)設(shè)備和交通信息采集設(shè)備，滿(mǎn)足圖像抓拍質(zhì)量要求。優(yōu)化人行橫道設(shè)計(jì)，采用發(fā)光地磚、安裝地?zé)舻确绞?，提醒人們和過(guò)往車(chē)輛遵守交通規(guī)則，基于人臉識(shí)別技術(shù)，結(jié)合語(yǔ)音提示、現(xiàn)場(chǎng)曝光等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)行人闖紅燈違法行為的管控。

3.2.2 智能信號(hào)控制

除了加強(qiáng)違法行為監(jiān)管，還要著力提高道路交通管理服務(wù)水平，充分重視智慧交通綜合規(guī)劃，完善智慧交通設(shè)施，優(yōu)化交通信號(hào)控制系統(tǒng)。積極推進(jìn)智慧路口建設(shè)，在交叉路口安裝微波檢測(cè)儀裝置，用于采集過(guò)往車(chē)輛信息，包括車(chē)流量、排隊(duì)長(zhǎng)度、車(chē)輛類(lèi)型、平均速度、空間占有率、車(chē)頭間距等方面數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫盘?hào)燈控制系統(tǒng)，控制中心根據(jù)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，實(shí)施區(qū)域信號(hào)自適應(yīng)控制和研判，作出最優(yōu)信號(hào)燈指令，給出最佳實(shí)時(shí)通行方案，減少車(chē)輛擁堵情況，實(shí)現(xiàn)智能化的交通信號(hào)控制。根據(jù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，保證公交路權(quán)優(yōu)先是整治交通擁堵的重要手段，不能僅僅依靠劃定公交車(chē)道解決問(wèn)題，而要同時(shí)配備優(yōu)先通行信號(hào)，調(diào)整信號(hào)燈指令，為公交車(chē)優(yōu)先通行創(chuàng)造條件。

3.2.3 其他智能設(shè)施

停車(chē)難是現(xiàn)代城市生活面臨的主要問(wèn)題之一，也是市政工程道路設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，需要加強(qiáng)智慧停車(chē)建設(shè)，創(chuàng)造良好的停車(chē)條件。全面掌握停車(chē)設(shè)施資源，在道路工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要充分關(guān)注停車(chē)問(wèn)題，配備一定數(shù)量的停車(chē)場(chǎng)和停車(chē)位，建立智能化停車(chē)管理平臺(tái)，為公眾提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的停車(chē)誘導(dǎo)信息，讓廣大市民能夠規(guī)范有序停車(chē)。

大力發(fā)展智慧公交，完善電子站牌系統(tǒng)，配備多功能AI 智慧屏，用于查詢(xún)公交信息，提高公共交通運(yùn)行效率。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，加強(qiáng)智能路燈建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多桿合一，用于交通統(tǒng)計(jì)、燈光控制、空氣監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、公共廣播等方面工作，成為智能化采集、發(fā)布、傳輸?shù)募奢d體，解決信息孤島問(wèn)題，減少重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。

面對(duì)道路井蓋管理難題，可以采用實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)市政道路井蓋進(jìn)行實(shí)時(shí)定位監(jiān)控管理。同時(shí)，還可以用于水位監(jiān)測(cè)、火情監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面，能夠在井蓋及周邊環(huán)境異常時(shí)發(fā)出警報(bào)[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，市政道路工程承擔(dān)著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)正常運(yùn)行的重任，隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，許多城市病日益突出，這與道路工程建設(shè)密切相關(guān)，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，不但要考慮主體結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，而且要著力提升市政道路的交通服務(wù)水平，采用智能化設(shè)計(jì)思路，提高整體設(shè)計(jì)效果。